JP5376149B2 - Hydrophobic silica coated metal foam - Google Patents
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Description
この発明は、長期間の使用に亘って親水性が維持されるシリカコーティング発泡金属体に関するものである。 The present invention relates to a silica-coated metal foam body that maintains hydrophilicity over a long period of use.
発泡金属等の多孔質金属の骨格の表面にシリカをコーティングした多孔質金属体は、例えば、燃料電池のガス拡散層、ルームエアコン、カーエアコンなどの熱交換器用のフィン材料、半導体チップのベーバチャンバウィック材料等として、従来から、各種技術分野において幅広く利用されている（特許文献１〜３参照）。
上記シリカをコーティングした多孔質金属体においては、いずれも、多孔質金属体の親水性向上が大きな課題とされ、種々の工夫がなされているが、例えば、発泡金属の骨格表面を、Ｃ：２．５〜１５質量％を含有し、残部がシリカからなるシリカコーティング層を被覆形成することにより、親水性の向上を図ることが知られている（特許文献４参照）。
Porous metal bodies in which the surface of a porous metal skeleton such as foam metal is coated with silica include, for example, gas diffusion layers for fuel cells, fin materials for heat exchangers such as room air conditioners and car air conditioners, and semiconductor chip babies. Conventionally, it has been widely used as a chamber wick material in various technical fields (see Patent Documents 1 to 3).
In any of the above-described porous metal bodies coated with silica, improvement of the hydrophilicity of the porous metal body is considered as a major issue, and various contrivances have been made. It is known to improve hydrophilicity by coating a silica coating layer containing 0.5 to 15% by mass with the balance being silica (see Patent Document 4).
また、発泡金属からなる多孔質金属の製造方法としては、例えば、原料粉末、水溶性樹脂結合剤、可塑剤、気泡剤および水を配合し混練して発泡スラリーを作製し、この発泡スラリーをキャリアシート上にドクターブレードなどにより薄板状に成形し、恒温・高湿度槽において前記発泡スラリーに含まれる揮発性有機溶剤の蒸気圧および界面活性剤の起泡性を利用して発泡させ、さらに乾燥槽において乾燥させて発泡グリーンシートを製造し、この発泡グリーンシートを脱脂装置および焼成炉を通し脱脂、焼成することにより製造することが知られている。（特許文献４、５参照）。 As a method for producing a porous metal made of a foam metal, for example, a raw material powder, a water-soluble resin binder, a plasticizer, a foaming agent and water are mixed and kneaded to prepare a foam slurry, and this foam slurry is used as a carrier. Formed into a thin plate shape on a sheet by a doctor blade, etc., foamed using a vapor pressure of a volatile organic solvent contained in the foamed slurry and a foaming property of a surfactant in a constant temperature / high humidity tank, and further dried It is known that a foamed green sheet is produced by drying in the process, and the foamed green sheet is produced by degreasing and firing through a degreasing apparatus and a firing furnace. (See Patent Documents 4 and 5).
前記従来の多孔質金属の骨格表面にシリカをコーティングしたシリカコーティング多孔質金属体は、長期間にわたり使用された場合には、時間の経過とともに親水性が徐々に失われていく。そして、親水性の低下により、例えば、燃料電池のガス拡散層においては発電性能の低下が生じ、ルームエアコン、カーエアコンなどの熱交換器用フィン材料においては、熱交換特性の低下、水滴飛散、騒音の発生が生じ、また、半導体チップのベーバチャンバウィック材料においては、熱輸送効率の低下等、種々の問題が生じていた。
そこで、この発明では、長期の使用に亘っても、親水性の低下が生じることのないシリカコーティング発泡金属体を提供することを目的とする。
The conventional silica-coated porous metal body in which silica is coated on the skeleton surface of the conventional porous metal gradually loses its hydrophilicity over time when used over a long period of time. Due to the decrease in hydrophilicity, for example, the power generation performance is reduced in the gas diffusion layer of the fuel cell. In the fin materials for heat exchangers such as room air conditioners and car air conditioners, the heat exchange characteristics are lowered, the water droplets are scattered, the noise is reduced. In addition, various problems such as a decrease in heat transport efficiency have occurred in the vacuum chamber wick material of the semiconductor chip.
Therefore, an object of the present invention is to provide a silica-coated metal foam body that does not cause a decrease in hydrophilicity even after long-term use.
本発明者は、長期間に亘って親水性を保持し得るシリカコーティング発泡金属体を得るべく研究を行なった結果、次のような知見を得たのである。
即ち、発泡金属の骨格表面が、平均膜厚０．０１〜１μｍのシリカで被覆されてなるシリカコーティング発泡金属体において、発泡金属に占める空隙全体の体積割合（以下、気孔率という）を５０〜９９体積％とするとともに、発泡金属の少なくとも一つの最外面、好ましくは、流体の流れ方向に沿って平行な、発泡金属の最外面、に開口する空隙の面積割合（以下、開口率という）は、該最外面の面積の５〜８０面積％とし、かつ、最外面に開口する空隙の上記開口率を、該最外面に平行な発泡金属内部の任意の断面における空隙開口の面積割合（以下、断面開口率という）より小さくすることにより、シリカコーティング発泡金属体の毛細管力が長時間に亘って維持されるため親水性が格段に向上し、その結果、長時間の使用においても、シリカコーティング発泡金属体の親水性の劣化が生じないことを見出したのである。
As a result of researches to obtain a silica-coated foam metal body that can maintain hydrophilicity for a long period of time, the present inventor has obtained the following knowledge.
That is, in the silica-coated foam metal body in which the skeleton surface of the foam metal is coated with silica having an average film thickness of 0.01 to 1 μm, the volume ratio (hereinafter referred to as porosity) of the entire void in the foam metal is 50 to 50. 99% by volume, and the area ratio (hereinafter referred to as the opening ratio) of voids opening in at least one outermost surface of the foam metal, preferably the outermost surface of the foam metal parallel to the fluid flow direction, is The area ratio of the void openings in an arbitrary cross section inside the foam metal parallel to the outermost surface is defined as 5 to 80% by area of the area of the outermost surface, and the voids opening in the outermost surface (hereinafter, Since the capillary force of the silica-coated foam metal body is maintained for a long time, the hydrophilicity is remarkably improved. It was found that the hydrophilicity of the deterioration of the silica-coated metal foam body does not occur.
ここで、発泡金属とは、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ａｇ、ステンレス鋼等の金属焼結体の骨格により辺が構成されてなる複数の多面体状の空隙が相互に連続状態に形成されている金属多孔質体をいい、空隙は、骨格により辺が構成された複数の多面体状のポア（気孔）が相互に連続するように形成されている。
そして、発泡金属に占める空隙全体の体積割合（気孔率）は、発泡金属の重量をＷｐおよび同じ外形寸法の中実体の同じ金属材料とした時の重量をＷとした場合、
気孔率（体積％）＝（Ｗ−Ｗｐ）／Ｗ×１００
によって算出する。
Here, the foam metal is formed by continuously forming a plurality of polyhedral voids whose sides are constituted by a skeleton of a sintered metal such as Ti, Cu, Ni, Al, Ag, and stainless steel. The void is formed such that a plurality of polyhedral pores (pores) whose sides are constituted by a skeleton are continuous with each other.
And, the volume ratio (porosity) of the entire voids occupied in the foam metal is Wp as the weight of the foam metal when the weight of the same metal material with the same outer dimensions is W,
Porosity (% by volume) = (W−Wp) / W × 100
Calculated by
この発明の発泡金属（焼結金属）は、その最外面に多数の空隙開口を有しており、この最外面に開口する空隙の面積割合（開口率）は、最外面を撮影した２５〜３００倍の顕微鏡写真を用い、視野面積Ａと、この視野中に観察される最外面の全ての空隙開口の面積和Ａｐとを観察測定した場合、
開口率（面積％）＝Ａｐ／Ａ×１００
によって算出することができる。
The foam metal (sintered metal) of the present invention has a large number of void openings on the outermost surface, and the area ratio (opening ratio) of the voids opened on the outermost surface is 25 to 300 obtained by photographing the outermost surface. When observing and measuring the visual field area A and the area sum Ap of all the void openings on the outermost surface observed in this visual field, using a double micrograph
Opening ratio (area%) = Ap / A × 100
Can be calculated.
また、発泡金属（焼結金属）の内部であって、最外面に平行な任意の断面に占める空隙開口の面積割合（断面開口率）は、上記開口率の算出の場合と同様、断面を撮影した２５〜３００倍の顕微鏡写真を用い、断面視野面積Ａｃと、断面視野中に観察される全ての空隙開口の面積和Ａｃｐとを測定し、
断面開口率（面積％）＝Ａｃｐ／Ａｃ×１００
によって算出することができる。
In addition, the area ratio (cross-sectional aperture ratio) of the void opening in the arbitrary cross section parallel to the outermost surface inside the foam metal (sintered metal) is taken as in the above calculation of the aperture ratio. Using the photomicrograph of 25 to 300 times, the cross-sectional visual field area Ac and the area sum Acp of all the gap openings observed in the cross-sectional visual field,
Cross-sectional aperture ratio (area%) = Acp / Ac × 100
Can be calculated.
この発明は、上記知見に基づいてなされたものであって、
「（１） 発泡金属の骨格表面が、テトラエトキシシランを含有するシリカコート液に浸漬することにより平均膜厚０．０１〜１μｍのシリカで被覆されてなるシリカコーティング発泡金属体において、発泡金属の空隙全体の気孔率は５０〜９９体積％であり、また、発泡金属の少なくとも一つの最外面に開口する空隙の開口率は、該最外面の面積の５〜８０面積％であり、さらに、最外面に開口する空隙の上記開口率は、該最外面に平行な発泡金属内部の任意の断面における空隙の断面開口率より小さいことを特徴とするシリカコーティング発泡金属体。
（２） 前記発泡金属の骨格が、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ａｇ、ステンレス鋼のうちのいずれかで構成されている前記（１）に記載のシリカコーティング発泡金属体。」
に特徴を有するものである。
This invention has been made based on the above findings,
“(1) In a silica-coated foam metal body in which the skeleton surface of a foam metal is coated with silica having an average film thickness of 0.01 to 1 μm by immersing in a silica coating solution containing tetraethoxysilane , The porosity of the entire void is 50 to 99% by volume, and the opening ratio of the void opened to at least one outermost surface of the foam metal is 5 to 80% by area of the outermost surface. A silica-coated foam metal body, wherein the opening ratio of the voids opened to the outer surface is smaller than the sectional opening ratio of the voids in an arbitrary cross section inside the foam metal parallel to the outermost surface.
(2) The silica-coated foam metal body according to (1), wherein the foam metal skeleton is composed of any one of Ti, Cu, Ni, Al, Ag, and stainless steel. "
It has the characteristics.
この発明の長期間の使用に亘って親水性が維持されるシリカコーティング発泡金属体は、発泡金属の最外面における空隙の存在割合と該発泡金属の内部断面における空隙の存在割合とを敢えて異ならしめることにより、シリカコーティング発泡金属体全体としての、長期間使用による毛細管力の低下を防止するとともに、親水性の劣化防止を図るものである。 In the silica-coated foam metal body that maintains hydrophilicity over a long period of use of the present invention, the existence ratio of voids in the outermost surface of the foam metal and the existence ratio of voids in the internal cross section of the foam metal are different. By doing this, it is possible to prevent a decrease in capillary force due to long-term use as a whole silica-coated foam metal body and to prevent hydrophilic deterioration.
まず、シリカコーティング発泡金属体は、発泡金属の骨格表面に、平均膜厚０．０１〜１μｍのシリカを被覆することによって親水性を高めるものであるが、被覆するシリカの平均膜厚が０．０１μｍ未満では、シリカコーティング発泡金属体が十分な親水性を有することができず、一方、シリカの平均膜厚が１μｍを超えると、シリカコーティング膜にクラックが発生し、脱落しやすくなり、長期間にわたる親水性の維持が困難になることから、この発明では、発泡金属の骨格表面に被覆するシリカの平均膜厚を０．０１〜１μｍと定めた。
ここで、被覆したシリカの平均膜厚は、シリカコーティング重量と発泡金属の比表面積から算出することができる。
First, the silica-coated foamed metal body increases the hydrophilicity by coating the surface of the foam metal with silica having an average film thickness of 0.01 to 1 μm. If it is less than 01 μm, the silica-coated foam metal body cannot have sufficient hydrophilicity. On the other hand, if the average film thickness of silica exceeds 1 μm, the silica coating film cracks and tends to fall off for a long time. In this invention, the average film thickness of the silica coated on the surface of the foam metal skeleton is determined to be 0.01 to 1 μm.
Here, the average film thickness of the coated silica can be calculated from the silica coating weight and the specific surface area of the foam metal.
また、この発明では、発泡金属に形成された空隙全体の気孔率（＝（Ｗ−Ｗｐ）／Ｗ×１００（体積％）。但し、Ｗｐ：発泡金属の重量，Ｗ：同じ外形寸法の中実体の同じ金属材料とした時の重量）は、５０〜９９体積％とすることが必要である。
気孔率が５０体積％未満では、シリカコーティング発泡金属体中の毛細管として働く空隙が不足し、親水性向上効果を十分に発揮することができず、一方、気孔率が９９体積％を超えると、シリカコーティング発泡金属体としての強度が不足するため、気孔率は５０〜９９体積％とすることが必要である。
In the present invention, the porosity of the entire void formed in the foam metal (= (W−Wp) / W × 100 (volume%), where Wp is the weight of the foam metal and W is the solid body of the same external dimensions. The weight of the same metal material is required to be 50 to 99% by volume.
When the porosity is less than 50% by volume, the voids acting as capillaries in the silica-coated foam metal body are insufficient, and the hydrophilicity improving effect cannot be sufficiently exhibited. On the other hand, when the porosity exceeds 99% by volume, Since the strength as a silica coating metal foam is insufficient, the porosity needs to be 50 to 99% by volume.
この発明では、シリカコーティング発泡金属体の長時間使用による経時変化（劣化）を防止すべく、発泡金属の少なくとも一つの最外面、好ましくは、流体の流れ方向に沿って平行な発泡金属の最外面、に開口する空隙の開口率（＝Ａｐ／Ａ×１００（面積％）。但し、Ａｐ：視野中に観察される最外面の全ての空隙開口の面積和，Ａ：視野面積）を５〜８０面積％と定め、かつ、該最外面に平行な発泡金属内部の任意の断面における空隙の断面開口率より小さくするように空隙の存在形態を調整構成する。 In the present invention, at least one outermost surface of the foam metal, preferably the outermost surface of the foam metal parallel to the fluid flow direction, in order to prevent aging (deterioration) of the silica-coated foam metal body over time. The aperture ratio (= Ap / A.times.100 (area%)) of the gaps that open in (5), where Ap: the sum of the areas of all the gap openings on the outermost surface observed in the field of view, A: field of view area). The presence form of the void is adjusted and configured to be smaller than the cross-sectional opening ratio of the void in an arbitrary cross section inside the foam metal parallel to the outermost surface.
図１に、Ｔｉ製発泡金属の空隙の存在形態についての一例を示す。
図１（ａ）は、Ｔｉ製発泡金属（厚さ：２．０ｍｍ）の最外面の顕微鏡像であり、この顕微鏡写真により求めた開口率は１４面積％であり、また、図１（ｂ）は、上記Ｔｉ製発泡金属の厚さ中央部分かつ最外面に平行な断面における顕微鏡像であり、この顕微鏡写真により求めた厚さ中央部分断面に占める開口空隙の面積割合（断面開口率）は８３面積％である。
図１（ａ），（ｂ）にも例示したように、この発明では、発泡金属の最外面における空隙の存在割合と該発泡金属の内部における空隙の存在割合とを敢えて異ならしめることにより、シリカコーティング発泡金属体全体としての長期間使用による、毛細管力の低下を防止するとともに、親水性の劣化防止を図る。
In FIG. 1, an example about the presence form of the space | gap of Ti foam metal is shown.
FIG. 1A is a microscopic image of the outermost surface of a Ti foam metal (thickness: 2.0 mm), and the aperture ratio obtained from this micrograph is 14 area%, and FIG. These are the microscope images in the cross section parallel to the thickness center part and outermost surface of the said Ti foam metal, The area ratio (cross-section opening ratio) of the opening space | gap which occupies for the thickness center partial cross section calculated | required by this micrograph is 83. Area%.
As illustrated in FIGS. 1 (a) and 1 (b), in the present invention, the presence ratio of voids on the outermost surface of the foam metal and the presence ratio of voids inside the foam metal are different from each other, Along with the long-term use of the coated metal foam body, the capillary force is prevented from being lowered and the hydrophilic property is prevented from being deteriorated.
発泡金属の少なくとも一つの最外面、好ましくは、流体の流れ方向に沿って平行な発泡金属の最外面、に開口する空隙の開口率（＝Ａｐ／Ａ×１００（面積％））が５面積％未満であると、流体の流入口となる開口が少なすぎるため、流体の吸収や移動を妨げる。一方、開口率が８０面積％を超えると、流体を保持できなくなるため、自然落下に逆らうような流体の移動が難しくなることから、発泡金属の少なくとも一つの最外面の開口率を５〜８０面積％と定めた。 The opening ratio (= Ap / A × 100 (area%)) of the voids opening in at least one outermost surface of the foam metal, preferably the outermost surface of the foam metal parallel to the fluid flow direction, is 5 area%. If it is less than this, the number of openings serving as fluid inflow ports is too small, which prevents fluid absorption and movement. On the other hand, when the aperture ratio exceeds 80 area%, the fluid cannot be retained, and it becomes difficult to move the fluid against natural fall. Therefore, the aperture ratio of at least one outermost surface of the foam metal is set to 5 to 80 areas. %.
さらに、上記発泡金属の開口率は、断面開口率（＝Ａｃｐ／Ａｃ×１００（面積％））より小さいものとするが、その理由は、毛細管圧力差により、流体の引き込み力を増し、流体の移動速度を速くするためである。 Furthermore, the opening ratio of the foam metal is assumed to be smaller than the sectional opening ratio (= Acp / Ac × 100 (area%)). This is because the pulling force of the fluid increases due to the capillary pressure difference, This is to increase the moving speed.
気孔率が５０〜９９体積％、開口率が５〜８０面積％、かつ、開口率が断面開口率より小さな発泡金属の骨格表面に、平均膜厚０．０１〜１μｍのシリカを被覆した本発明のシリカコーティング発泡金属体は、例えば、以下に示す製造方法によって作成することができる。 In the present invention, a skeleton surface of a foam metal having a porosity of 50 to 99% by volume, an opening rate of 5 to 80% by area, and an opening rate of smaller than the sectional opening rate is coated with silica having an average film thickness of 0.01 to 1 μm. The silica-coated foam metal body can be produced by, for example, the production method shown below.
発泡性スラリー作成工程：
まず、金属粉末と発泡剤とを含有する発泡性スラリーを作成する。
発泡性スラリーは、骨格を形成する金属粉末、バインダ（水溶性樹脂結合剤）、発泡剤および水と、必要に応じて界面活性剤および／または可塑剤とを混合することにより作成される。
より具体的には、まず金属粉末、バインダおよび水を含有するスラリーを作成した後、このスラリーに発泡剤を添加し、ミキサーなどの攪拌装置で攪拌する。金属粉末としては、特に限定されず、Ｎｉ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ａｌ，Ａｇ，ステンレス鋼等を用いることができる。
Foaming slurry making process:
First, a foamable slurry containing a metal powder and a foaming agent is prepared.
The foamable slurry is prepared by mixing a metal powder forming a skeleton, a binder (water-soluble resin binder), a foaming agent and water, and, if necessary, a surfactant and / or a plasticizer.
More specifically, a slurry containing a metal powder, a binder, and water is first prepared, and then a foaming agent is added to the slurry, followed by stirring with a stirring device such as a mixer. It does not specifically limit as metal powder, Ni, Cu, Ti, Al, Ag, stainless steel, etc. can be used.
また、この金属粉末は平均粒径０．５μｍ以上３０μｍ以下が好ましい。このような粉末は、水アトマイズ法，プラズマアトマイズ法などのアトマイズ法、酸化物還元法，湿式還元法，カルボニル反応法などの化学プロセス法によって製造することができる。 The metal powder preferably has an average particle size of 0.5 μm or more and 30 μm or less. Such a powder can be produced by an atomizing method such as a water atomizing method or a plasma atomizing method, a chemical process method such as an oxide reduction method, a wet reduction method, or a carbonyl reaction method.
バインダ（水溶性樹脂結合剤）としては、メチルセルロース，ヒドロキシプロピルメチルセルロース，ヒドロキシエチルメチルセルロース，カルボキシメチルセルロースアンモニウム，エチルセルロース，ポリビニルアルコールなどを使用することができる。 As the binder (water-soluble resin binder), methylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, hydroxyethylmethylcellulose, carboxymethylcellulose ammonium, ethylcellulose, polyvinyl alcohol, and the like can be used.
発泡剤は、ガスを発生してスラリーに気泡を形成できるものであればよく、揮発性有機溶剤、例えば、ペンタン，ネオペンタン，ヘキサン，イソヘキサン，イソペプタン，ベンゼン，オクタン，トルエンなどの炭素数５〜８の非水溶性炭化水素系有機溶剤を使用することができる。この発泡剤の含有量としては、発泡性スラリーに対して０．１〜５重量％とすることが好ましい。 The foaming agent is not particularly limited as long as it can generate gas and form bubbles in the slurry, and is a volatile organic solvent such as pentane, neopentane, hexane, isohexane, isopeptane, benzene, octane, toluene, etc. The water-insoluble hydrocarbon-based organic solvent can be used. The content of the foaming agent is preferably 0.1 to 5% by weight with respect to the foaming slurry.
界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩，α‐オレフィンスルホン酸塩，アルキル硫酸エステル塩，アルキルエーテル硫酸エステル塩，アルカンスルホン酸塩等のアニオン界面活性剤、ポリエチレングリコール誘導体，多価アルコール誘導体などの非イオン性界面活性剤および両性界面活性剤などを使用することができる。 Surfactants include anionic surfactants such as alkylbenzene sulfonates, α-olefin sulfonates, alkyl sulfates, alkyl ether sulfates, alkane sulfonates, polyethylene glycol derivatives, polyhydric alcohol derivatives, etc. Nonionic surfactants and amphoteric surfactants can be used.
可塑剤は、スラリーを成形して得られる成形体に可塑性を付与するために添加され、例えばエチレングリコール，ポリエチレングリコール，グリセリンなどの多価アルコール、鰯油，菜種油，オリーブ油などの油脂、石油エーテルなどのエーテル類、フタル酸ジエチル，フタル酸ジＮブチル，フタル酸ジエチルヘキシル，フタル酸ジオクチル，ソルビタンモノオレート，ソルビタントリオレート，ソルビタンパルミテート，ソルビタンステアレートなどのエステル等を使用することができる。 The plasticizer is added to impart plasticity to a molded product obtained by molding a slurry. For example, polyhydric alcohols such as ethylene glycol, polyethylene glycol, and glycerin, fats and oils such as coconut oil, rapeseed oil, and olive oil, petroleum ether, etc. And ethers such as diethyl phthalate, di-N-butyl phthalate, diethyl hexyl phthalate, dioctyl phthalate, sorbitan monooleate, sorbitan trioleate, sorbitan palmitate, sorbitan stearate, and the like can be used.
さらに、スラリーの特性や成形性を向上させるために任意の添加成分を加えてもよい。例えば、防腐剤を添加してスラリーの保存性を向上させたり、結合助材としてポリマー系化合物を加えて成形体の強度を向上させたりすることができる。
このように作成した発泡性スラリーから、成形装置を用いて、グリーンシートを形成する成形工程および発泡乾燥工程を行う。
Furthermore, an optional additive component may be added to improve the properties and moldability of the slurry. For example, a preservative can be added to improve the storage stability of the slurry, or a polymer compound can be added as a binding aid to improve the strength of the molded body.
From the foamable slurry thus prepared, a molding process and a foam drying process for forming a green sheet are performed using a molding apparatus.
成形工程：
成形装置は、ドクターブレード法を用いてシートを形成する装置であり、発泡性スラリーが貯留されるホッパ、ホッパから供給された発泡性スラリーを移送するキャリアシート、キャリアシートを支持するローラ、キャリアシート上の発泡性スラリーを所定厚さに成形するブレード（ドクターブレード）、発泡性スラリーを発泡させる恒温・高湿度槽、発泡したスラリーを乾燥させる乾燥槽を備えている。
なお、キャリアシートの下面は、支持プレートによって支えられている。
上記の成形装置において、まず、均一化した発泡性スラリーをホッパに投入しておき、このホッパから発泡性スラリーをキャリアシート上に供給し、キャリアシート上に供給された発泡性スラリーは、キャリアシートとともに移動しながらブレードによって薄板状に成形される。
Molding process:
The forming apparatus is an apparatus for forming a sheet using a doctor blade method, a hopper in which foamable slurry is stored, a carrier sheet for transferring the foamable slurry supplied from the hopper, a roller for supporting the carrier sheet, and a carrier sheet A blade (doctor blade) for forming the foamable slurry to a predetermined thickness, a constant temperature / high humidity tank for foaming the foamable slurry, and a drying tank for drying the foamed slurry are provided.
The lower surface of the carrier sheet is supported by a support plate.
In the above molding apparatus, first, the homogenized foamable slurry is put into a hopper, the foamable slurry is supplied onto the carrier sheet from the hopper, and the foamable slurry supplied onto the carrier sheet is the carrier sheet. It is formed into a thin plate shape by a blade while moving with it.
発泡乾燥工程：
次いで、薄板状の発泡性スラリーは、所定条件（例えば温度３０℃〜４０℃、湿度７５％〜９５％）の恒温・高湿度槽内を、例えば１０分〜２０分かけて移動しながら発泡する。続いて、この恒温・高湿度槽内で発泡したスラリーは、所定条件（例えば温度５０℃〜８０℃）の乾燥槽内を例えば１０分〜２０分かけて移動し、乾燥される。
これにより、スポンジ状のグリーンシートが得られる。
Foam drying process:
Next, the thin plate-like foaming slurry foams while moving in a constant temperature / high humidity tank under predetermined conditions (for example, temperature 30 ° C. to 40 ° C., humidity 75% to 95%) over 10 minutes to 20 minutes, for example. . Subsequently, the slurry foamed in the constant-temperature / high-humidity tank moves in a drying tank under a predetermined condition (for example, a temperature of 50 ° C. to 80 ° C.) over 10 to 20 minutes, for example, and is dried.
Thereby, a sponge-like green sheet is obtained.
焼結工程：
このようにして得られたグリーンシートを脱脂・焼結することにより、薄板状の焼結体を形成する。
具体的には、例えば真空中、温度５５０℃〜６５０℃、２５分〜３５分の条件下でグリーンシート中のバインダ（水溶性樹脂結合剤）を除去（脱脂）した後、さらに、真空中、１２００℃〜１３００℃、６０分〜１２０分の条件下で焼結する。
なお、焼結後、圧延することにより、任意の厚さ、気孔率に調整することが可能である。
例えば、焼結後、５〜９０％の圧延率で圧延することによって、本発明の気孔率５０〜９９体積％を得ることができる。
ここで、圧延率とは、[１−（圧延後の板厚／圧延前の板厚）]×１００で表される。
また、開口率、断面開口率の調整については、金属粉末の種類、スラリーの組成、キャリアシートの表面状態、恒温・高湿度槽の条件（温度、湿度、時間、圧力等）、乾燥槽の条件（温度、時間、圧力等）によって変化するが、具体的な条件については後記実施例に示すとおりである。
Sintering process:
The green sheet thus obtained is degreased and sintered to form a thin plate-like sintered body.
Specifically, for example, after removing (degreasing) the binder (water-soluble resin binder) in the green sheet under vacuum at a temperature of 550 ° C. to 650 ° C. for 25 minutes to 35 minutes, Sintering is performed at 1200 to 1300 ° C. for 60 to 120 minutes.
In addition, it is possible to adjust to arbitrary thickness and porosity by rolling after sintering.
For example, after sintering, the porosity of 50 to 99% by volume of the present invention can be obtained by rolling at a rolling rate of 5 to 90%.
Here, the rolling rate is represented by [1- (plate thickness after rolling / plate thickness before rolling)] × 100.
In addition, regarding the adjustment of the aperture ratio and cross-sectional aperture ratio, the types of metal powder, the composition of the slurry, the surface state of the carrier sheet, the conditions of the constant temperature / high humidity tank (temperature, humidity, time, pressure, etc.), the conditions of the drying tank Although it varies depending on (temperature, time, pressure, etc.), specific conditions are as shown in the examples below.
この発明のシリカコーティング発泡金属体は、従来のシリカコーティング発泡金属体（多孔質金属体）と比べて、すぐれた親水性を長期間に亘って維持・発揮することができるとともに、長期間使用による毛細管力の持続が可能である。さらに、親水性が維持されることによって、長期に亘る表面汚染防止、水の保持力の持続という効果も得られる。 The silica-coated foamed metal body of the present invention can maintain and exhibit excellent hydrophilicity over a long period of time as compared to the conventional silica-coated foamed metal body (porous metal body), and can be used for a long time. Capillary force can be sustained. Furthermore, by maintaining hydrophilicity, the effects of preventing surface contamination and maintaining water retention over a long period of time can be obtained.
本発明について、実施例を用いて以下に説明する。
なお、ここでは、シリカコーティングＴｉ製発泡金属体、シリカコーティングＣｕ製発泡金属体およびシリカコーティングＮｉ製発泡金属体について説明するが、本発明はこれらに制限されるものではなく、Ａｌ、Ａｇ、ステンレス鋼等の発泡金属からなるシリカコーティング発泡金属体についても適用できるものである。
The present invention will be described below using examples.
Here, silica-coated Ti foam metal body, silica-coated Cu foam metal body, and silica-coated Ni foam metal body will be described, but the present invention is not limited to these, and Al, Ag, stainless steel The present invention can also be applied to a silica-coated foam metal body made of a foam metal such as steel.
Ｔｉ製発泡金属の作製：
金属粉末として平均粒径１０μｍのＴｉ粉末、バインダ（水溶性樹脂結合剤）としてメチルセルロース１０％を含む水溶液、可塑剤としてエチレングリコール、界面活性剤としてアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、発泡剤としてネオペンタンを用意し、これらを原料粉末２０質量％、水溶性樹脂結合剤１０質量％、可塑剤１質量％、界面活性剤３質量％、発泡剤０．６質量％、残部：水となるように配合し、１５分間攪拌し、発泡スラリーを作製した。
得られた発泡スラリーをブレードギャップ０．５ｍｍでドクターブレード法によりキャリアシート上に成形し、恒温・高湿度槽に供給し、そこで温度３５℃、湿度９０％の恒温・高湿度槽内を２０分かけて移動し、引き続き温度８０℃の乾燥槽内を２０分かけて移動し、スポンジ状のグリーンシートを作製した。
このグリーンシートをキャリアシートから剥離し、アルミナ板上に載せ、真空焼結炉で、雰囲気５×１０−３Ｐａ、温度５５０℃、１８０分間保持の条件で脱脂し、引き続いて真空焼結炉で、雰囲気５×１０−３Ｐａ、温度１２００℃、１時間保持の条件で焼結し、圧延することにより、気孔率７０％を有し、厚さ２．０ｍｍを有し、かつ、表面に開口し内部の空隙に連続している連続空隙を有するＴｉ製発泡金属を作製した。
得られたＴｉ製発泡金属を縦２０ｍｍ、横２０ｍｍの寸法になるように切断して試験片を作製した。
Production of Ti foam metal:
Ti powder with an average particle size of 10 μm as a metal powder, an aqueous solution containing 10% methylcellulose as a binder (water-soluble resin binder), ethylene glycol as a plasticizer, sodium alkylbenzene sulfonate as a surfactant, and neopentane as a foaming agent, These are blended so that the raw material powder is 20% by mass, the water-soluble resin binder is 10% by mass, the plasticizer is 1% by mass, the surfactant is 3% by mass, the foaming agent is 0.6% by mass, and the balance is water. Stir to produce a foamed slurry.
The obtained foamed slurry is molded on a carrier sheet by a doctor blade method with a blade gap of 0.5 mm, and supplied to a constant temperature / high humidity tank, where the temperature is 35 ° C. and the humidity is 90% in the constant temperature / high humidity tank for 20 minutes. And then moved in a drying tank at a temperature of 80 ° C. over 20 minutes to produce a sponge-like green sheet.
This green sheet is peeled off from the carrier sheet, placed on an alumina plate, degreased in a vacuum sintering furnace under the conditions of atmosphere 5 × 10 −3 Pa, temperature 550 ° C., 180 minutes, and subsequently in a vacuum sintering furnace. Sintered and rolled under the conditions of atmosphere 5 × 10 −3 Pa, temperature 1200 ° C., 1 hour holding, porosity 70%, thickness 2.0 mm, and opening on the surface A Ti foam metal having continuous voids continuous with the internal voids was prepared.
The obtained Ti foam metal was cut so as to have a length of 20 mm and a width of 20 mm to prepare a test piece.
シリカコーティングＴｉ製発泡金属体の作製：
これらの試験片を、表１に示す配合割合のシリカコート液（テトラエトキシシランを含有）に浸漬し、大気乾燥機にて、６０℃、６０分間保持の条件で乾燥し、Ｔｉ製発泡金属からなる骨格表面に表２に示す平均膜厚のシリカコーティング層を形成し、本発明のシリカコーティングＴｉ製発泡金属体１〜３（実施例１〜３という）を作製した。
Fabrication of silica coated Ti foam metal:
These test pieces were immersed in a silica coating solution (containing tetraethoxysilane) in the blending ratio shown in Table 1, dried in an air dryer at 60 ° C. for 60 minutes, and from a Ti foam metal. A silica coating layer having an average film thickness shown in Table 2 was formed on the skeleton surface, and silica coated Ti foam metal bodies 1 to 3 (referred to as Examples 1 to 3) of the present invention were produced.
表２に、実施例１〜３について測定・算出した気孔率（体積％）、開口率（面積％）および断面開口率（面積％）およびシリカコーティング層の平均膜厚の値を示す。 Table 2 shows the values of porosity (volume%), aperture ratio (area%), cross-sectional aperture ratio (area%), and average film thickness of the silica coating layer measured and calculated for Examples 1 to 3.
また、図１（ａ）に、実施例１のＴｉ製発泡金属の最外面の開口空隙（開口率１４％）の顕微鏡像（倍率：２５０倍）を示し、図１（ｂ）に、実施例１の中央断面における開口空隙（断面開口率８３％）の顕微鏡像（倍率：２５０倍）を示す。 FIG. 1A shows a microscopic image (magnification: 250 times) of the open space (opening ratio: 14%) on the outermost surface of the Ti foam metal of Example 1, and FIG. 1 shows a microscopic image (magnification: 250 times) of an open space (cross-sectional aperture ratio 83%) in the central cross section of No. 1;
Ｃｕ製発泡金属の作製：
金属粉末として平均粒径８μｍのＣｕ粉末、バインダ（水溶性樹脂結合剤）としてメチルセルロース１０％を含む水溶液、可塑剤としてエチレングリコール、界面活性剤としてアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、発泡剤としてネオペンタンを用意し、これらを原料粉末２０質量％、水溶性樹脂結合剤１０質量％、可塑剤１質量％、界面活性剤６質量％、発泡剤３質量％、残部：水となるように配合し、１５分間攪拌し、発泡スラリーを作製した。
得られた発泡スラリーをブレードギャップ０．０５ｍｍでドクターブレード法によりキャリアシート上に成形し、恒温・高湿度槽に供給し、そこで温度３５℃、湿度９０％の恒温・高湿度槽内を２０分かけて移動し、引き続き温度８０℃乾燥槽内を２０分かけて移動し、スポンジ状のグリーンシートを作製した。
このグリーンシートをキャリアシートから剥離し、アルミナ板上に載せ、大気中、温度４５０℃、１８０分間保持の条件で脱脂し、引き続いて水素雰囲気中、温度９００℃、１時間保持の条件で焼結し、圧延することにより、気孔率９３％を有し、厚さ０．２ｍｍを有し、かつ、表面に開口し内部の空隙に連続している連続空隙を有するＣｕ製発泡金属を作製した。
得られたＣｕ製発泡金属を縦２０ｍｍ、横２０ｍｍの寸法になるように切断して試験片を作製した。
Production of Cu foam metal:
Cu powder with an average particle size of 8 μm as a metal powder, an aqueous solution containing 10% methylcellulose as a binder (water-soluble resin binder), ethylene glycol as a plasticizer, sodium alkylbenzene sulfonate as a surfactant, and neopentane as a foaming agent, These are blended so that the raw material powder is 20% by mass, the water-soluble resin binder is 10% by mass, the plasticizer is 1% by mass, the surfactant is 6% by mass, the foaming agent is 3% by mass, and the balance is water. A foaming slurry was prepared.
The obtained foamed slurry was formed on a carrier sheet by a doctor blade method with a blade gap of 0.05 mm, and supplied to a constant temperature / high humidity tank, where the temperature was kept at 35 ° C. and a humidity of 90% for 20 minutes. And then moved in a drying bath at a temperature of 80 ° C. over 20 minutes to produce a sponge-like green sheet.
The green sheet is peeled off from the carrier sheet, placed on an alumina plate, degreased under the condition of holding in the air at a temperature of 450 ° C. for 180 minutes, and subsequently sintered in a hydrogen atmosphere at a temperature of 900 ° C. for 1 hour. Then, by rolling, a Cu foam metal having a porosity of 93%, a thickness of 0.2 mm, and having continuous voids open to the surface and continuous to the internal voids was produced.
The obtained Cu foam metal was cut so as to have a length of 20 mm and a width of 20 mm to prepare a test piece.
シリカコーティングＣｕ製発泡金属体の作製：
これらの試験片を、表１に示す配合割合のシリカコート液（テトラエトキシシランを含有）に浸漬し、大気乾燥機にて、６０℃、６０分間保持の条件で乾燥し、Ｃｕ製発泡金属からなる骨格表面に表２に示す平均膜厚のシリカコーティング層を形成し、本発明のシリカコーティングＣｕ製発泡金属体４〜６（実施例４〜６という）を作製した。
Preparation of foam metal body made of silica coated Cu:
These test pieces were immersed in a silica coating liquid (containing tetraethoxysilane) in the blending ratio shown in Table 1, dried in an air dryer at 60 ° C. for 60 minutes, and from a Cu foam metal. A silica coating layer having an average film thickness shown in Table 2 was formed on the surface of the skeleton, and silica-coated Cu foam metal bodies 4 to 6 (referred to as Examples 4 to 6) of the present invention were produced.
表２に、実施例４〜６について測定・算出した気孔率（体積％）、開口率（面積％）および断面開口率（面積％）およびシリカコーティング層の平均膜厚の値を示す。 Table 2 shows the values of porosity (volume%), aperture ratio (area%), cross-sectional aperture ratio (area%), and average film thickness of the silica coating layer measured and calculated for Examples 4 to 6.
また、図２に、実施例４のＣｕ製発泡金属の最外面の開口空隙（開口率７７％）の顕微鏡像（倍率：２５０倍）を示す。 FIG. 2 shows a microscopic image (magnification: 250 times) of the open space (opening ratio 77%) on the outermost surface of the Cu foam metal of Example 4.
Ｎｉ製発泡金属の作製：
金属粉末として平均粒径５μｍのＮｉ粉末、バインダ（水溶性樹脂結合剤）としてメチルセルロース１０％を含む水溶液、可塑剤としてエチレングリコール、界面活性剤としてアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、発泡剤としてネオペンタンを用意し、これらを原料粉末２０質量％、水溶性樹脂結合剤１０質量％、可塑剤１質量％、界面活性剤３質量％、発泡剤１質量％、残部：水となるように配合し、１５分間攪拌し、発泡スラリーを作製した。
得られた発泡スラリーをブレードギャップ０．３ｍｍでドクターブレード法によりキャリアシート上に成形し、恒温・高湿度槽に供給し、そこで温度３５℃、湿度９０％の恒温・高湿度槽内を２０分かけて移動し、引き続き温度８０℃乾燥槽内を２０分かけて移動し、スポンジ状のグリーンシートを作製した。
このグリーンシートをキャリアシートから剥離し、アルミナ板上に載せ、真空焼結炉で、雰囲気５×１０−３Ｐａ、温度５５０℃、１８０分間保持の条件で脱脂し、引き続いて真空焼結炉で、雰囲気５×１０−３Ｐａ、温度１０００℃、１時間保持の条件で焼結し、圧延することにより、気孔率９３％を有し、厚さ０．２ｍｍを有し、かつ、表面に開口し内部の空隙に連続している連続空隙を有するＮｉ製発泡金属を作製した。
得られたＮｉ製発泡金属を縦２０ｍｍ、横２０ｍｍの寸法になるように切断して試験片を作製した。
Preparation of Ni foam metal:
Ni powder with an average particle diameter of 5 μm as a metal powder, an aqueous solution containing 10% methylcellulose as a binder (water-soluble resin binder), ethylene glycol as a plasticizer, sodium alkylbenzenesulfonate as a surfactant, and neopentane as a foaming agent, These are blended so that the raw material powder is 20% by mass, the water-soluble resin binder is 10% by mass, the plasticizer is 1% by mass, the surfactant is 3% by mass, the foaming agent is 1% by mass, and the balance is water. A foaming slurry was prepared.
The obtained foamed slurry was formed on a carrier sheet by a doctor blade method with a blade gap of 0.3 mm, and supplied to a constant temperature / high humidity tank, where the temperature inside the constant temperature / high humidity tank at 35 ° C. and 90% humidity was maintained for 20 minutes. And then moved in a drying bath at a temperature of 80 ° C. over 20 minutes to produce a sponge-like green sheet.
This green sheet is peeled off from the carrier sheet, placed on an alumina plate, degreased in a vacuum sintering furnace under the conditions of atmosphere 5 × 10 −3 Pa, temperature 550 ° C., 180 minutes, and subsequently in a vacuum sintering furnace. Sintered and rolled under conditions of atmosphere 5 × 10 −3 Pa, temperature 1000 ° C., 1 hour holding, having a porosity of 93%, a thickness of 0.2 mm, and opening on the surface Then, a Ni foam metal having continuous voids continuous with the internal voids was produced.
The obtained Ni foam metal was cut so as to have a length of 20 mm and a width of 20 mm to prepare a test piece.
シリカコーティングＮｉ製発泡金属体の作製：
これらの試験片を、表１に示す配合割合のシリカコート液（テトラエトキシシランを含有）に浸漬し、大気乾燥機にて、６０℃、６０分間保持の条件で乾燥し、Ｎｉ製発泡金属からなる骨格表面に表２に示す平均膜厚のシリカコーティング層を形成し、本発明のシリカコーティングＮｉ製発泡金属体７〜９（実施例７〜９という）を作製した。
Production of foam metal body made of silica-coated Ni:
These test pieces were immersed in a silica coating liquid (containing tetraethoxysilane) having a blending ratio shown in Table 1, dried in an air dryer at 60 ° C. for 60 minutes, and from Ni foam metal. A silica coating layer having an average film thickness shown in Table 2 was formed on the surface of the resulting skeleton, and silica coated Ni foam metal bodies 7 to 9 (referred to as Examples 7 to 9) of the present invention were produced.
表２に、実施例７〜９について測定・算出した気孔率（体積％）、開口率（面積％）および断面開口率（面積％）およびシリカコーティング層の平均膜厚の値を示す。 Table 2 shows the values of porosity (volume%), aperture ratio (area%), cross-sectional aperture ratio (area%), and average film thickness of the silica coating layer measured and calculated for Examples 7 to 9.
比較のために、特許文献４（特開２００８−１９５０１６号公報）に記載される方法で、Ｔｉ製発泡金属にシリカコーティングを行い、比較例のシリカコーティング多孔質Ｔｉ１〜３（比較例１〜３という）を作製した。
即ち、実施例１〜３と同様な方法で、Ｔｉ製発泡金属試験片を作製した後、Ｔｉ製発泡金属試験片を、シランカップリング剤（３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン）を１０倍率のエタノールで希釈（比較例１）、または、５０倍率のエタノールで希釈（比較例２）、または、１００倍率のエタノールで希釈（比較例３）した溶液に浸漬し、大気乾燥機にて５０℃、１０分間保持の条件で乾燥した。その後、これを大気中、温度４００℃、１０分間保持の焼成を行い、骨格表面にＣ：２．５〜１５質量％を含有し、残部がシリカからなる成分組成のシリカコーティング層を形成し、比較例のシリカコーティング多孔質Ｔｉを作製した。
For comparison, silica coating is performed on a Ti foam metal by a method described in Patent Document 4 (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-195016), and silica-coated porous Ti1 to 3 (Comparative Examples 1 to 3) of a comparative example are applied. Produced).
That is, after a Ti foam metal test piece was prepared in the same manner as in Examples 1 to 3, the Ti foam metal test piece was replaced with a silane coupling agent (3-mercaptopropyltrimethoxysilane) with 10 times the ethanol. Soaked in a solution diluted with ethanol (comparative example 2) or 50-fold ethanol (comparative example 2), or diluted with 100-fold ethanol (comparative example 3). It dried on the conditions of hold | maintaining for minutes. Then, this is baked in the atmosphere at a temperature of 400 ° C. for 10 minutes to form a silica coating layer having a component composition containing C: 2.5 to 15% by mass on the surface of the skeleton , and the balance of silica . A silica-coated porous Ti of a comparative example was produced.
参考のため、シリカコーティングを行わない焼結上がりのＴｉ製発泡金属試験片を参考例１とした。 For reference, a sintered Ti metal foam test piece without silica coating was used as Reference Example 1.
また、本発明で規定する気孔率、開口率、断面開口率の条件から外れたシリカコーティングＴｉ製発泡金属体を参考例２として作製した。
参考例２のシリカコーティングＴｉ製発泡金属体の作成手順は次のとおりである。
まず、金属粉末として平均粒径２０μｍのＴｉ粉末、バインダ（水溶性樹脂結合剤）としてメチルセルロース、可塑剤としてエチレングリコール、界面活性剤としてアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、これらを原料粉末２０質量％、水溶性樹脂結合剤７質量％、可塑剤１質量％、界面活性剤０．１質量％、残部：水となるように配合し、３０分間攪拌し、発泡スラリーを作製した。
得られた発泡スラリーをブレードギャップ０．５ｍｍでドクターブレード法によりキャリアシート上に成形し、恒温・高湿度槽に供給し、そこで温度３５℃、湿度９０％の恒温・高湿度槽内を５分かけて移動し、引き続き温度１１０℃の乾燥槽内を５分かけて移動し、スポンジ状のグリーンシートを作製した。
このグリーンシートをキャリアシートから剥離し、アルミナ板上に載せ、真空焼結炉で、雰囲気５×１０−３Ｐａ、温度５５０℃、１８０分間保持の条件で脱脂し、引き続いて真空焼結炉で、雰囲気５×１０−３Ｐａ、温度１２００℃、１時間保持の条件で焼結し、圧延することにより、気孔率４５％を有し、厚さ０．８ｍｍを有し、かつ、表面に開口し内部の空隙に連続している連続空隙を有するＴｉ製発泡金属を作製した。
得られたＴｉ製発泡金属を縦２０ｍｍ、横２０ｍｍの寸法になるように切断して試験片を作製した。
これらの試験片を、表１に示す配合割合のシリカコート液に浸漬し、大気乾燥機にて、６０℃、６０分間保持の条件で乾燥し、Ｔｉ製発泡金属からなる骨格表面にシリカコーティング層を形成することにより、参考例２のシリカコーティングＴｉ製発泡金属体（参考例２）を作製した。
In addition, a silica-coated Ti foam metal body deviating from the conditions of porosity, aperture ratio, and cross-sectional aperture ratio defined in the present invention was produced as Reference Example 2.
The procedure for producing the silica-coated Ti foam metal body of Reference Example 2 is as follows.
First, Ti powder having an average particle diameter of 20 μm as metal powder, methyl cellulose as binder (water-soluble resin binder), ethylene glycol as plasticizer, sodium alkylbenzenesulfonate as surfactant, 20% by mass of raw material powder, water-soluble resin 7 mass% binder, 1 mass% plasticizer, 0.1 mass% surfactant, and the balance: water were blended and stirred for 30 minutes to prepare a foamed slurry.
The obtained foamed slurry was molded on a carrier sheet by a doctor blade method with a blade gap of 0.5 mm, and supplied to a constant temperature / high humidity tank where the temperature was kept at 35 ° C. and a humidity of 90% for 5 minutes. And then moved in a drying tank at a temperature of 110 ° C. over 5 minutes to produce a sponge-like green sheet.
This green sheet is peeled off from the carrier sheet, placed on an alumina plate, degreased in a vacuum sintering furnace under the conditions of atmosphere 5 × 10 −3 Pa, temperature 550 ° C., 180 minutes, and subsequently in a vacuum sintering furnace. Sintered and rolled under the conditions of atmosphere 5 × 10 −3 Pa, temperature 1200 ° C., 1 hour holding, having a porosity of 45%, a thickness of 0.8 mm, and opening on the surface A Ti foam metal having continuous voids continuous with the internal voids was prepared.
The obtained Ti foam metal was cut so as to have a length of 20 mm and a width of 20 mm to prepare a test piece.
These test pieces are immersed in a silica coating solution having a blending ratio shown in Table 1, dried in an air dryer at 60 ° C. for 60 minutes, and a silica coating layer is formed on the surface of the skeleton made of Ti foam metal. The silica-coated Ti foam metal body of Reference Example 2 (Reference Example 2) was produced.
表２に、比較例１〜３および参考例１，２について測定・算出した気孔率（体積％）、開口率（面積％）および断面開口率（面積％）およびシリカコーティング層の平均膜厚の値を示す。 Table 2 shows the porosity (volume%), aperture ratio (area%), cross-sectional aperture ratio (area%), and average film thickness of the silica coating layer measured and calculated for Comparative Examples 1 to 3 and Reference Examples 1 and 2. Indicates the value.
親水性評価試験：
上記の実施例１〜９、比較例１〜３および参考例１，２について、長期間使用条件下における親水性の良否を評価するため、以下の条件で親水性評価試験を実施した。
即ち、常温の水道水２０ｍＬ／分の流水に１時間浸漬し、その後、大気中１５０℃で２〜１２時間乾燥し、この試料を用い、スポイトにて蒸留水０．００５ｍｌを滴下し、蒸留水が吸い込まれるか、それとも、液滴のまま残るかを観察することにより、親水性の有無を判断した。
この操作を繰り返し行ない、液滴のまま残ることにより親水性無と判断されるまで続け、親水性が保持された回数を表２に示した。
Hydrophilic evaluation test:
About said Examples 1-9, Comparative Examples 1-3, and Reference Examples 1 and 2, the hydrophilicity evaluation test was implemented on condition of the following in order to evaluate the quality of hydrophilicity on long-term use conditions.
That is, it was immersed in running water at room temperature of 20 mL / min for 1 hour and then dried in air at 150 ° C. for 2 to 12 hours. Using this sample, 0.005 ml of distilled water was dropped with a dropper, and distilled water was used. The presence or absence of hydrophilicity was determined by observing whether or not the water was sucked or remained as a droplet.
This operation was repeated until the liquid droplets remained in the liquid droplets until it was determined that there was no hydrophilicity. Table 2 shows the number of times the hydrophilicity was maintained.
表２に示す親水性評価試験の結果から、本発明の実施例１〜９については、親水性保持回数は１００回を超えるものであることから、すぐれた親水性を長期間の使用条件下において備えることは明らかである。
これに対して、Ｃ：２．５〜１５質量％を含有し、残部がシリカからなるシリカコーティングを行った比較例１〜３および参考例１，２では、親水性保持回数はせいぜい５３回以下であり、本発明に比して、長期間の使用条件下における親水性がはるかに劣ることが分かる。
From the results of the hydrophilicity evaluation test shown in Table 2, with respect to Examples 1 to 9 of the present invention, the hydrophilicity retention times exceeded 100 times, so that excellent hydrophilicity was obtained under long-term use conditions. It is clear that it is prepared.
On the other hand, in Comparative Examples 1 to 3 and Reference Examples 1 and 2 in which C: 2.5 to 15% by mass and a silica coating containing the remainder was made of silica , the hydrophilicity was retained at most 53 times or less. Thus, it can be seen that the hydrophilicity under long-term use conditions is far inferior to that of the present invention.
本発明のシリカコーティング発泡金属体は、長期間の使用条件下においてすぐれた親水性を維持し、また、毛細管力の持続、長期に亘る表面汚染防止、水の保磁力の持続などの効果も得られることから、例えば、燃料電池のガス拡散層、ルームエアコン、カーエアコンなどの熱交換器用のフィン材料、半導体チップのベーバチャンバウィック材料等として、長期にわたり安定した特性が必要とされる多方面の分野への適用が大いに期待できる。 The silica-coated foamed metal body of the present invention maintains excellent hydrophilicity under long-term use conditions, and also has effects such as sustained capillary force, long-term surface contamination prevention, and water coercivity. Therefore, for example, gas diffusion layers for fuel cells, fin materials for heat exchangers such as room air conditioners and car air conditioners, and Baber chamber wick materials for semiconductor chips, etc. that require stable characteristics over a long period of time The application to the field of can be greatly expected.
Claims (2)
The silica-coated foam metal body according to claim 1, wherein the framework of the foam metal is composed of any one of Ti, Cu, Ni, Al, Ag, and stainless steel.
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| JP2011031541A (en) | 2011-02-17 |
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